矿物加工工程专业选矿毕业设计指导书.docx
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矿物加工工程专业选矿毕业设计指导书
矿物加工工程专业毕业设计指导书
第一篇总论(及技术经济)
第一节(拟建选矿厂)地区概况
一、矿区和选矿厂位置及交通
地理坐标位置与主要铁路、公路、河运输干线的对外交通联络关系,新修或扩修道路里程及设施工程量。
二、自然环境
地区平均温度,冬季最低温度,夏季最高温度,积雪时间,雨量,主导风向,最大风速;原料及产品在什么温度和粒度情况下冻结,预防冻结的办法,采暖期限等;矿区和选厂区的地势,海拔高度;地表风化程度和地貌特征及有无山洪,泥石流,滑坡,岩石自然崩落等现象;地区地震基本列度;地区林木,荒山植被情况以及可耕地的数量。
三、地区经济情况及其它值得设计重视之风土人情
四、设计依据
1、简明扼要重述该项目可行性研究报告或设计任务书中所确定的主要设计原则如:
地质储量,建设规模矿山供矿条件和选矿主要工艺,外部建设条件,厂址,环境保护,投资及资金来源,建设工程,企业性质以及有关上级机关或业主要求的批复意见;
2、对设计矿石试验研究深度的评价
1)试验研究单位名称:
2)选矿试验类别是否适用设计矿石性质和规模;3)试验报告是否通过鉴定和项目主管部门批准;4)新建选矿厂的试验报告,必须进行矿石相对可磨度或功指数测定试验;矿石中粘土及细泥含量多,水分大且难以松散时应做洗矿试验,必要时应进行半工业或工业性自磨试验及泥砂分选试验;矿石中含脉石或开采过程中混入围岩量多,并有可能在入磨前分离时,应做预选试验;采用浮选工艺流程时,应做回水试验,选矿产品应根据需要做沉降和过滤试验;选矿最终产品应进行密度、粒度、矿物组成和有害物质含量等项目测定;工艺流程排放物中有害组分超标时,必须进行治理或防护试验。
五、外部建设条件的设计
1、交通运输条件厂区部和外部运输方式,新建或扩建里程,以及、外部运输衔接设施等的设置情况;
2、电力供应情况电源,及供电方式,供电线路,电压变电站的设置系统;
3、厂供水水源地供水方式,线路长度,生产及生活用水分别处理的设施情况等;
4、厂区主要原材料,燃料供应情况。
第二节设计基本原则
选矿厂设计基本原则,除了前面毕业设计要求中的六条外,作为独立企业来说,在设计中还应结合国家经济建设方针、贯彻以下设计基本原则;
一、设计要做到切合实际、技术先进、经济合理、安全实用服合国家要求。
设计中要尽可能节约用地,不占或少占良田,充分利用荒地、山地、空地、劣地,有条件的应结合场地施工改土造田,积极支援农业。
二、工业项目必须按照专业化协作进行建设,一定要按“新模式”建设,即采取社会办企业,反对大而全,小而全的建设模式,这是发展生产技术,提高劳动力生产率的重要方法,工矿区的规划和设计,有条件的要做到工农结合,城乡结合,有利生产、方便生活、企业公用设施和辅助施的设置,一定要充分利用当地的社会化协作条件。
三、为实现四个现代化,赶超世界先进水平,设计中要尽可能采用先进技术,吸取科研成就,努力提高技术水平,设计项目要体现国先进水平,部分要赶超世界先进水平,对国先进技术的采用、必须坚持经过试验和技术鉴定的原则,对国外先进技术,要认真学习,很好消化为我所用。
四、积极开展综合利用和“三废”治理,设计选厂“三废”的排放,必须符合国家规定的标准,“三废”的治理措施,必须与主体工程同时设计,同时施工,同时投产。
五、设计工作一定要深入现场,联系实际,调查研究,加强生产、科研,设备制造和施工单位的密切配合。
第三节设计规模,产品及企业组成
一、建设规模根据现已知地质储量,结合矿体产状和开采技术条件及供矿等情况,确定的设计规模(万t/a,t/d);服务年限;年工作制度;是否留有选厂发展的余地等。
二、产品选厂产品方案,用户名称,距离运输方式,主要产品精矿的名称。
产量(万t/a,t/d);附产品名称,产量(万t/a,t/d)。
三、企业组成企业生产组织的管理形式,下设车间,科室等机构的名称。
关于党,工,妇的组织机构,企业可根据上极和当地有关规定自行安排。
企业劳动定员根据拟定的选矿工艺技术和装备水平编制,主要包括选厂部门和辅助生产系统的人员。
选厂在册人数,其中生产工人,管理人员,服务人员人数。
第四节厂址
选矿厂厂址的选择一定要进行多方案比较。
必须根据地形,工程地质,供电、供水,外部运输条件、尾矿输送距离、堆存方式、生产厂房、生活住宅设施安置地点及占地面积等作总体布置来论证,选定厂址的技术经济合理性。
第五节主要设计方案
一、选厂工艺流程及指标
1、碎矿工艺流程,设备配置形式,产品最终粒度,设备重量,厂房建筑面积,车间人数,投资金额等。
2、主厂房(磨选车间)流程,设备配置形式,精矿质量指标(β、γ、ε、ρ等),设备重量,厂房建筑面积,车间人数,投资金额等。
3、精矿脱水间的流程(段数)、最终精矿出厂水分,设备重量,厂房建筑面积,车间人数,投资金额等。
4、选厂生产辅助设施(机修、选矿试验室,化验室及技术检查站,药剂设施,自动控制,检测与计量装置,备品备件及材料仓库等)项目设置的必须要性和标准,估算或概算投资金额。
5、尾矿设施尾矿库设备位置,库容量,尾矿运输方式,尾矿回水形式及回水量,尾矿设施估算投资金额及人数。
二、选矿厂公用工程设计项目
1、选厂总体布置(原总图运输专业)涉及容,估算投资金额,选厂外部年运输量,采用的运输方式。
2、选厂供电及电信估算(或概算)的投资金额,年耗电量(KW、h/a),全厂设备安装总容量(KW),工作容量(KW)。
3、选厂给,排水工程设计围包括水源的取水设施,输水系统,生活水净化,厂区给排水系统,车间给排水,污水处理和消防用水设施等。
其估算(或概算)投资金额,生产用水量(m3/d),单位矿石用水量(m3/t);生活用水量(m3/d),循环水量(m3/d),回水量(m3/d)。
4、住宅及生活福利设施设置的标准,计算公式及投资金额的估算。
第六节选厂综合经济效益
对拟建选矿厂初步设计方案进行综合评价,称为企业经济评价。
它不考虑与相关部门的影响,只按现行价格,汇率计算税收,利息,并按现行银行借贷利率计算的评价。
因此,评价方案是否可行,单用劳动生产率指标是难以作出结论,必须用一系列综合性指标,才能较好的评价拟建选矿厂的企业效益,社会效益。
主要的综合经济指标有:
投资总额,单位产品投资、投资回收期,单位产品成本,企业年利润总额以及静态的投资利润率,(动态的净现值,财务部收益率等多为实际设计中由专业经济人员作)。
附:
选矿厂设计的主要技术经济指标。
表1-1选矿厂设计的主要技术指标
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
2
3
4
5
1
选矿厂设计规模:
年处理矿石量
年产精矿量
年输送尾矿量
万吨/年
万吨/年
万吨/年
2
选矿工艺指标:
原矿品位
精矿品位
尾矿品位
选矿回收率
精矿产率
选矿比
选矿方法及工艺
磨矿细度:
一段
二段
%
%
%
%
%
3
选矿主要设备及型号
粗碎
中碎
细碎
磨矿
选矿(几个系列及台数)
台
台
台
台
台
4
选矿辅助材料及消耗量:
钢球
衬板
浮选药剂
滤布、胶带
其它
吨/年
吨/年
吨/年
m2t/年
吨/年
5
供电:
用电设备安装容量
用电设备工作容量
选矿厂用电量
总降压变电器容量
单位矿石加工耗电量
单位精矿耗电量
KW
KW
万度/年
KVA
KWh/t
KWh/t
6
供水:
选矿厂年耗水量
其中:
新水
回水
循环水
每吨矿石耗水量
万米3/年
万米3/年
万米3/年
万米3/年
米3/吨
7
总图运输(总体布置):
选矿厂占地面积
其中:
工业占地面积
民用占地面积
选矿厂外部运输量
其中:
输入量
输出量
选矿厂外部运输方式
米2
米2
米2
万吨/年
万吨/年
8
土建:
选矿厂建筑总面积
其中:
工业建筑面积
民用建筑面积
构筑物:
矿仓
选矿厂基建工程三材消耗量
钢材
木材
水泥
米2
米2
米2
米3
吨
米3
吨
9
机修:
选矿厂机械设备总重量
备品、备件年消耗量
吨
吨/年
10
尾矿:
尾矿库总库容量
尾矿库使用年限
尾矿运输距离
尾矿坝土石方量
万米3
年
公里
万米3
11
劳动及工资气度:
选厂在册职工总人数
其中:
工人
管理人员
服务人员
选厂年工作日
实物劳动生产率
全员:
矿石
精矿
生产工人:
矿石
精矿
产值劳动生产率
全员
生产工人
人
人
人
人
日
吨/年·人
吨/年·人
吨/年人
万元/年·人
万元/年·人
12
成本指标:
选矿厂原矿加工费
选矿厂精矿成本
元/吨
元/吨
13
投资指标:
固定资产总投资
基建期贷款利息
流动资金
单位矿石固定资产投资
万元
万元
万元
元/吨·年
14
投资效果指标:
销售收入
利润总额
投资利润率
投资回收期
万元/年
万元/年
%
年
第七节 存在问题和建议
第II篇工艺
第一章工艺流程的选择与计算
第一节选矿厂工作制度与设备作业率
选矿厂工作制度与设备作业率,均是指选矿厂各车间的工作制度和年作业率。
选矿厂一般为全年连续工作制,各车间的工作制度是根据各车间设备年作业率确定。
设备年作业率,是指各车间设备全年实际运转小时数与全年日历小时数之比。
破碎车间的工作制度,一般应和采矿工作制度一致;磨矿车间,选别车间是选矿厂的主体车间,采用连续工作制度,即一天工作三班,每班工作八小时;精矿脱水车间,一般和主厂房一致,若精矿量很少,或所选设备能力大时,亦可采用间断工作制度,即一天工作一班或两班。
选矿厂各车间的工作制度与设备作业率的设计规如表Ⅱ—1所示
选厂主要设备作业率和作业时间表Ⅱ—1
设备名称
作业率(%)
年工作日(d)
每班作业时间(h)
破碎洗矿
57~73
330
5~6.5
自磨及选别
80~85
290~320
8
球磨及选别
85~90.4
320~380
8
精矿脱水
68~90.4
250~330
6~8
二、处理量的计算
选矿厂的处理量,是指破碎和主厂房年或日处理原矿量。
精矿脱水车间是指年或日处理精矿量。
有色金属选矿厂常用日处理原矿量(主要指磨矿车间)表示选矿厂规模。
黑色金属选矿厂,常用年处理原矿量表示选矿厂规模。
重选厂规模,是指日处理合格原矿量(即选出部分废石后的原矿量)。
各车间的小时处理量,可根据各车间的工作制度,按下式计算:
这是确定车间设备的主要依据
Qh=Qa/T或Qh=Qd/t
式中Qh——车间小时处理量,吨(t)
Qa——车间年处理量,吨(t)
Qd——车间日处理量,吨(t)
T——设备全年实际运转小时(T=360×24×设备作业率);
t——设备日工作小时数,时(h)
第二节 破碎流程的选择与计算
一、破碎流程的选择
1、破碎流程设计(选择)的原始资料破碎流程一般无试验资料作设计依据,设计人员通常是根据采矿专业提供的开采技术条件、原矿最大粒度、矿石物理性质及供矿方式,并参考类似企业实际生产资料确定破碎流程,(以表格列出上述依据资料)。
2、破碎流程方案比较
根据原矿最大粒度,最适宜的磨矿给矿粒度,选用破碎设备的实际破碎比,计算破碎段数。
通过对类似企业实际破碎产品,最终粒度的考察,设备选用台数,配置情况,劳动卫生条件,经营费用等进行比较说明设计破碎流程的合理性,包括破碎段数,开闭路,设置预先筛分和检查筛分的必要性,破碎流程中洗矿,手选等作业设置必要性。
并在计算书中画设计破碎流程。
二、破碎流程的计算
(一)计算所需原始资料
1、破碎车间的处理能力,工作制度;
2、原矿、各段破碎机排矿产物粒度特性,可以参照类似选矿厂实际粒度特性资料,或选用典型粒度特性图指明出处;
3、各段筛分作业的筛分效率,筛孔选择的工作制度;
4、矿石的物理性质(硬度,含水,含泥量,矿石松散密度);
5、原矿和最终破碎产物最大粒度。
(二)计算步骤
1、计算破碎车间小时处理量
2、计算总破碎比(初步拟定破碎流程,选用破碎流程名称)
S总=Dmax/dmax
3、计算各段破碎比,按平均破碎比S平=
,试选一,二段破碎比S1和S2,再以S总=S1·S1·S1·式求出第三段破碎比S3。
4、计算各段破碎产和的最大粒度
d4=Dmax/S1mm
d8=d4/S2mm
d11=d8/S3mm
5、计算各段皮碎机排矿口宽度
破碎机排矿口宽度与不同破碎机型式的最大相对粒度(Zmax)有关。
根据初定各段破碎机的型式,计算其排矿口宽度:
e4=d4/Z1maxmm,取整数
e8=d8/Z2maxmm,取整数
e13=d11mm,是采用正常筛分工作制时,
e13=0.8d11mm,是采用等值筛分工作制时用。
6、选择各估筛子的筛孔和筛分效率
预先筛分筛孔,应在e4≤a1≤d4
同理e8≤a2≤d8
检查筛子的筛孔和筛分效率按两种方法确定,即正常(标准)筛分工作制度和等值筛分工作度。
正常筛分工作制度:
a3=d11E3=85%;
等值筛分工作制度,又有两种情况
(1)a3=1.2d11E3=80%
(2)a3=1.4d11E3=65%
7、计算各产物的产率和重量
(1)粗碎作业Q1,γ1为已知
Q2=Q1·β1·E1 (t/h), γ2=Q2/Q1(%)
Q3=Q4(t/h),γ3=γ4=γ1-γ2(%)
Q5=Q1(t/h),γ5=γ1(%)
式中β1——原矿中小于粗碎预先筛子筛孔a1的粒级含量。
Z1=粗筛筛孔尺寸(a1)/原矿最大粒度(Dmax)
(2)中碎作业(t/h为单位)
Q6=Q5β5E2t/h,γ=Q6/Q1(%);
Q7=Q8=Q5-Q6(t/h)γ7=γ8=γ5-γ6(%);
Q9=Q5=Q1(t/h),γ9=γ5=γ1(%);
式中β5——矿物5中小于a2筛孔粒级含量,其数值等于原矿中小a2粒级含量和产物4中小一于a2粒级含量之和,即:
β5=β1·E1+γ4·β4,因E1=100%故
β5=β1+γ4·β4,又因原矿中小于a2的粒级含量β1很小故设计中多以β5=β4(即直接用粗碎机排矿产物4中小于a2粒级含量代替β5)。
(3)细碎作业
根据平衡关系,细碎作业可以列出以下平衡方程式:
Q11=(Q4·β9+Q13·β13)·E3
即Q1=(Q1·β9+Q13·β13)·E3
故Q13=Q1(1-β9·E3)/β13·E3
γ13=C=1-β9·E3/β13·E3 (%);
Q12=Q13,γ12=γ12
Q10=Q9+Q13γ10=γ9+γ13
Q11=Q1,γ11=γ1
式中β13——产物13中小于a筛孔的粒级含量,Z3=a3/e3。
β9——产物9中小于a3筛孔的粒级含量,其数值等于原矿中粗碎排矿产物中,和中碎机排矿中小于a3筛孔粒级含量之和。
即:
β9=β1E1E2+γ4β4E2+γ8β8
为了简化计算,特别是在实际流程考查或设计中也可用
β9=β1+γ4β4+γ8β8 因小于a3之矿粒通过E1和E2时筛分效率均可视为100%。
β9=β8则是直接用中碎机排矿产物中小于a3的粒级含量。
8、绘制破碎数质量流程图
将计算结果按产物编号分别填在流程图上。
并注明各段破碎机的型号、规格、排矿口e及筛孔a的大小(mm)
第三节磨矿流程的选择与计算
一、试验单位推荐磨矿流程与类似生产流程的比较
1、设计矿石性质研究的结论
如岩石鉴定,矿物共生关系及单体分离程度的研究结果,各段磨矿机的可磨性系数(或功指数)等资料。
2、对推荐磨矿流程与类似生产流程的比较
应从磨矿段数的确定,预先分级与检查分级及控制分级设置的必要性、流程配置的灵活性,经济等加以比较。
二、磨矿流程的计算
(一)磨矿流程计算所需原始资料
1、磨矿车间的处理能力凡集中磨矿流程的磨矿车间处理能力一般为原矿处理量(t/d或t/h)。
如果为阶段选别流程,联合流程的选矿厂,磨矿的生产能力则是流程中实际进入磨矿的矿量。
2、确定的磨矿细度一般由试验单位推荐的最佳磨矿细度。
3、确定最合适的循环负荷C%,一般应采用类似选矿厂的实际资料,还必须用磨矿机允许的最大通过量进行校核,即磨矿机单位容积的小时通过量(新给矿+返砂)不得大于12t/m3h。
4、确定磨矿机给矿,分极溢流和返砂中计算级别的含量一般均应采用现场或类似选矿厂的实际考察资料。
不能一概从《选矿厂设计》等书中查找。
5、两段磨矿机单位生产能力之比值K,可通过对类似生产选矿厂两段磨矿机能力的计算验证K=0.8~0.85。
6、两段磨矿机容积之比值m,两段一闭路时m=2或m=3两段全闭路时m=1。
(二)磨矿流程的计算
因即可参照教材中常用磨矿流程的计算步骤,与破碎流程计算一样,计算出各产物的重量Q(t/h),产率γ(%),以供磨矿和分极设备进行选择与计算。
同时为矿浆流程计算提供基础资料,(可单独或与选别流程计算放在一处)。
第四节选别流程的选择与计算
一、选别流程的选择
(一)选别流程选择的依据选别流程是选矿厂的关键工艺流程,关系到选矿厂能否选出合格精矿和给生产后带来最大的经济效益。
所以必须根据试验单位推荐的选别流程,作为确定选别流程的主要依据。
鉴于试样采集困难,试验条件与生产过程的差异,设计者要根据自己的经验和类似选矿厂的生产实践和精矿销售等情况,以确定合理的选别流程和产品方案。
1、矿石性质研究结论:
1)原矿矿物分析:
物相分析、化学全分析、试金分析、光谱分析;2)综合回收的研究:
凡地质报告中已计算储量的有用矿物,目前选矿技术能回收的伴生组分均应有试验,考察的数据资料,尚不能回收的伴生组分亦应有查明在各种产品中的分布数据;3)选矿产品(精矿、半成品、尾矿)的多元素分析及物相分析,各种产品的密度与松散密度,粒度筛析等资料;4)产品脱水的沉降试验,精矿溢流水和尾矿的水质分析,净化试验及回水试验,及“三废”处理等试验资料。
2、选矿试验的评价
主要评价选矿试验的深度是否满足设计要求;是否要做补充试验;对选择的原则流程是否正确以及流程部结构(如中矿返回地点、精选次数)是否合理等。
因此,应从试验矿样的代表性,试验规模和深度,试验选别流程,产品方案,选别指标的重复性,稳定性,和先进性,药剂种类,来源,用量和危害性,综合回收及“三废”治理等方面进行评价。
其重点是评价选别流程方案和产品方案的正确性。
(二)选别流程的确定
1、通过对选矿试验的评价,确认选别流程的正确性,与类似选别流程的对比确认其可靠性,把选别指标与国国际类似选厂指标相比,则可确认设计选别流程的先进性。
2、画出设计的选别流程图,并注意编好磨、选流程中作业产物的统一编号。
二、选别流程的计算
在选别作业中,不仅有数量的变化,而且有质量的变化。
所以,选别流程的计算应包括各产物的重量Q(t/h)、产率γ(%),回收率=ε(%),品位β(%)及金属量P(t/h)。
计算值要求精确到3-4位有效数字。
计算步骤如下:
1、按公式Np=C(np-aP)求出计算选别流程必需的原始指标数。
2、原始指标数的分配及选择
1)在现场毕业实习考察时,以选择各作业之精、尾矿品位为好;
2)根据选矿试验结果计算时除选择1)之品位外,还应选择各作业精矿回收率为原始指标。
3、计算已知品位产物的产率,一般先从原、精、尾开始通过物料平衡关系,求出精矿,尾矿的产率;然后从流程最下面的精、扫选作业逐次向上的作业,建立每一作业产率和金属含量的平衡方程,求出所有已知品位产物的产率;最后按产率平衡关系,求出未知品位产物的产率。
4、按Qa=Q1·γn公式计算各产物的重量(t/h)。
5、按εn=γn·βn/β1公式计算各产物的回收率,并在有混合产物处校核计算数值。
6、按βn=β1·εn/γn公式计算各产物未知的品位。
7、按ρn=Qnβn公式计算出原、精、尾矿的金属量,求其平衡。
8、绘制选别数质量流程图
(因课程设计已作过选别数质量平衡表的锻炼,毕业设计中可不列该平衡表)直接将上述计算结果,按产物编号分别填在流程图上,各作业、产物、引线的适当位置,则为选别数质量流程图。
三、矿浆流程计算在选别流程计算之后进行,主要是利用流程中各产物的重量Qn(t/h),计算出包括磨矿,选别作业及各产物的含水量Wn(m3/d),用水量Ln(m3/d),各选作业的矿浆体积Vn(m3/d)和单位耗水量Wg(m3/d),为供、排水、脱水、送和分级的设计计算,设备选择提供依据。
计算步骤如下:
1、根据选矿试验资料和类似选矿厂的生产资料,确定各作业,产物最合适的浓度Cn,各作业补加水的单位定额;
2、根据上述浓度,按Rn=(100-Cn)/Cn公式计算出各作业和产物的液固化;
3、按公式Wn=QnRn计算出各作业,各产物的水量;
4、按各作业水量平衡方程式,即Ln=W作业-∑Wn算出各作业的补加水量Ln;
5、按Vn=Qn(Rn+1/δ)式计算出各作业的矿浆体积Vn;
6、按∑L=∑W-W0式计算出选矿厂工艺过程耗水量∑L,即总补加水量;如果利用回水W′,则需补加新水量L′=∑L-∑W′;
7、考虑选矿厂冲洗地板,设备,冷却设备等用水量,一般为工艺过程耗水量的10-15%故选厂总耗水量∑L0为:
∑L0=(1.1-1.15%)∑L
8、单位耗水量W=∑L/Q
式中W0——原矿含水量(m3/h);δ——矿石密度(t/m);Q——处理矿石量t/h;
同样,将上述计算的Rn、Wn、Vn、Ln等数值填在数质量选别流程作业,产物引线的恰当位置,则称为数质量矿浆量流程图。
四、脱水流程的选择与计算
1、根据脱水物料的性质(包括粒度、密度、浓度及物料表面的药剂影响等),物料脱水的沉降试验,产品溢流水的水质分析。
用户对含水率的要求,产品贮存和运输方式及当地气候条件对脱水的影响,再综合考虑过滤,干燥作业所能达到的实际效率,确定脱水段数。
2、产品脱水流程的计算,一般只进行产物的水量计算,并于选别流程下绘出脱水流程。
五、重力选矿厂数质量矿浆流程的编制说明
重力选矿厂数质量矿浆流程的编制原则上与上述浮磁选别流程相同,亦根据物料平衡方程先求γ或ε,但应注意:
1、在重选厂特别是钨锡选矿厂,多采用产物大返回的流程,循环返回结构多;试验和生产中容易得出各工序的作业指标(作业回收率或作业产率)。
计算时应分别按作业,先确定或计算出各作业和产物的相对产率,相对回收率。
第二步是根据流程,按工序从上至下将各作业相对指标换算成对原矿的绝对指标(γ、ε)。
但在进行换算时,应先算出中矿返回点混合产物的绝对率(回收率)。
特别应首先从流程最下最大的循环点开始,然后再进行其它产物指标的换算。
2、各类原始指标的选择,应是生产中最稳定,影响最大而必须控制的指标,如对得到三种产物的选别作业,除应选择各产物的品位作为原始指标外,还必须选择中矿的产率作为原始指标,因中矿是返回前一作业的循环负荷,对稳定
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